[发明专利]应用于对各类码进行编码和解码的原地变换

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年6月10日提交的、其内容出于所有用途通过全文援引包括于此的美国专利申请S/N 60/689,632的优先权并是其非临时申请。

发明领域

本申请一般涉及数据编解码，尤其涉及在无需使用大量辅助存储器的情况下计算数据的线性变换。

发明背景

许多应用通过变换在以下被称为“源块”的给定数据块来实现它们的结果。如在此所使用的，措辞“源块”是指存储在一个或多个源上的任何数据。因此，来自文件服务器或计算机存储设备的文档、图像和文件都是源块的示例。源块可以具有未知大小(诸如从流送源的输出所取出的源块)或它们可以具有已知大小(诸如存储在硬盘上的一兆字节的图像)。总之，源块是一个或多个源码元的序列，其中每个源码元是该源块中具有位置和值的一段数据。

这里，源块的变换是指为了实现某一结果而对该源块执行的动作。例如，在源块由诸如相机的外围设备来捕捉的情形中，一种可能的变换是将该源块压缩到显著更小的大小从而便于其在更小的存储设备上存储或便于更快地传输到一个或多个可能的预期接收者。作为另一示例，源块可被指定在诸如计算机网络的信道或其中具有预期的损坏或丢失的信道上传输。在这种情形中，可在传输前对源块进行变换以增强其关于传输差错的稳健性。

在这些要求源块变换的许多应用中，特别有利的一点是执行变换以增强源块对抗传输中出现的差错的稳健性。传输是通过信道将源块从一个或多个发送器发送到一个或多个接收者以传递源块的过程。如果一个发送器通过一完美信道连接至任意数目的接收者，则由于所有数据都将被正确接收，所以接收到的数据可以是原始源块的精确副本。然而，在信道不完美的情形中，对于大多数实际信道都是这种情形，或者数据从一个以上的发送器发射，对于一些系统即是这种情形，所接收到的可能不是精确副本。

信道不完整性可以表示数据删除、数据不完全性、或数据损坏。数据传输的动作不仅表示地理上相隔位置之间的数据传输，而且传输还可包括数据在物理上从未移动的情形。例如，存储在可能有缺陷的存储介质上的源块可构成一种形式的传输，因为当该源块被在此访问时可能会有数据损坏。

一种用以保护源块对抗可能的传输差错的常见过程是编码。采用编码，源块被变换或从该源块计算出新的数据集(有时被称为“冗余”或“修复”数据)。经变换的源块通常包含从原始源块计算出的冗余信息，使用该内部冗余的目的是为了得到关于在传输过程中出现的差错的信息并纠正这些差错。关于设计和使用码的理论和实践已有大量文献。

码的选择取决于具体应用以及将在其上进行传输的通信信道。通常，所选的码具有一定的线性特性。例如，在源块是由作为位组的一个或多个源码元构成的情形中，线性条件可保证两个源块的码元级(symbol-wise)和(映射)的编码等于这两个源块的编码的码元级和(映射)。这种线性条件可极为有利地用来描述和计算编解码过程。实际中使用的码的很大的子类都满足这种线性条件。

导致对源块的编码的变换的逆过程是解码过程。在该过程中，经编码的源块的一(可能损坏的)版本以这种方式处理以得到对源块在传输前的原始状态的良好(或者有时为可能的最佳)估计。

线性编码方案的许多益处之一是编码和解码过程可用矩阵来解释的事实。矩阵是以二维数组形式包含若干项的数学对象。如本领域的技术人员已知的，矩阵可被方便地用来表示对象之间的映射，例如组成源块的码元集之间的映射。

编解码过程常常得益于用以存储中间结果的辅助存储器的使用。例如，一些解码过程可能要求在已解码的源块之外保持接收到的数据的副本。编解码过程所需的辅助存储器的量对于具有有限资源的设备而言可能过大。例如，在设备是类似于移动电话或个人数字助理(PDA)等移动接收设备的情形中，设备上的存储器可能较小，和/或该存储器可能已被预留给要在该设备上运行的其它应用。在这种情形中，编解码过程应经济而有效地使用存储器，但这常常难以实现。

发明概要

在根据本发明的诸方面的解码器的一个实施例中，解码器被编程为以允许基本使用同一存储器来存储接收到的数据和已解码的源块的顺序执行解码步骤，从而就像执行原地(in-place)变换一样。使用原地变换，随着接收到的数据被变换为经解码的源数据，为接收到的数据所预留的大部分存储器可被重写而无需一大部分存储器用于接收到的数据以及近似大小的大部分存储器用于经解码的源数据。